微細(xì)粒包裹難浸金礦的預(yù)處理全泥氰化提取研究

劉 朋，黃宇坤，楊瑋嬌

（1.招金礦業(yè)股份有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400；2.北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160）

隨著科技的發(fā)展，黃金已不僅僅是重要的國際儲(chǔ)備資產(chǎn)和珠寶裝飾用品，其在電子技術(shù)、通信技術(shù)、宇航技術(shù)等方面的用量也與日俱增。隨著黃金消費(fèi)需求的不斷增大以及易處理金礦的大量開采，黃金的生產(chǎn)將不得不面對(duì)品位低、雜質(zhì)含量高的難選冶金礦石。難浸金礦即使經(jīng)過細(xì)磨仍然不能實(shí)現(xiàn)金的有效氰化浸出。根據(jù)礦物特點(diǎn)，其可以分為硫化礦、碳化礦和碲化礦三種。此類金礦難以氰化浸出的主要原因有三：一是金多以微細(xì)粒被包裹于伴生及脈石礦物中；二是伴生金屬硫化物與氰化物反應(yīng)；三是導(dǎo)體礦物導(dǎo)致金的陰極溶解反應(yīng)鈍化[1-3]。如今，我國難處理含金礦資源占探明黃金儲(chǔ)量的30%左右，已成為我國生產(chǎn)黃金的重要礦物。因此，如何高效利用這類金礦資源對(duì)我國黃金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，也是我國黃金冶煉研究學(xué)者需要共同面對(duì)的難題。

氰化法是最重要的現(xiàn)代濕法提金方法，世界黃金產(chǎn)量的80%是采用氰化法生產(chǎn)的。雖然氰化物的劇毒性促使各國研究學(xué)者開發(fā)非氰提金方法，但氰化法依然是目前最有效的提金技術(shù)[3-5]。因此，針對(duì)難浸金礦難以采用直接而單一的手段提取的礦物特點(diǎn)，國內(nèi)外學(xué)者在氰化法的基礎(chǔ)上，探索出了一系列通過預(yù)處理難浸金礦以提高金浸出率的方法。焙燒氧化法是傳統(tǒng)的處理難浸金礦的方法，包括傳統(tǒng)氧化焙燒、富養(yǎng)焙燒、微波焙燒等[6-10]。其實(shí)質(zhì)均是通過對(duì)難浸精礦進(jìn)行焙燒，使包裹在微細(xì)粒金周圍的硫化物發(fā)生氧化反應(yīng)，使微細(xì)粒金裸露出來或部分裸露，從而達(dá)到提高金浸出率的目的。該方法操作簡單、原料適應(yīng)性強(qiáng)，但焙燒過程產(chǎn)生的含砷、硫等有毒氣體會(huì)增加企業(yè)環(huán)保壓力。近年來，濕法化學(xué)法成為被廣泛關(guān)注的預(yù)處理技術(shù)之一。該方法在常壓下往礦漿體系中加入強(qiáng)氧化劑，使礦中的硫化物及碳質(zhì)發(fā)生氧化，從而使其中的微細(xì)粒金暴露解離[11-14]。該方法處理成本較低，設(shè)備簡單，但對(duì)礦物、工藝條件要求較高。近年來，人們研發(fā)出多種預(yù)處理工藝，由于各自獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)和適應(yīng)性，難浸金上的處理應(yīng)根據(jù)礦石礦物特性選擇合適的預(yù)處理工藝。

本文針對(duì)新疆某金精礦，在全泥氰化工藝的基礎(chǔ)上，采用堿浸-焙燒-全泥氰化方法對(duì)其進(jìn)行提金研究。筆者通過XRD、SEM等手段分析金精礦礦物學(xué)，考察堿浸、焙燒預(yù)處理對(duì)金精礦浸出的影響，分析堿浸、焙燒預(yù)處理提高金浸出率的作用機(jī)理，確定該金精礦中金高效提取的工藝參數(shù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)選用新疆某礦區(qū)的金精礦為原料，粒度為0.037 4 mm。經(jīng)80℃、24 h條件下烘干后，對(duì)金精礦進(jìn)行化學(xué)元素分析及X熒光半定量分析，結(jié)果如表1、表2所示。由相關(guān)數(shù)據(jù)可知，該金精礦中砷、銻、碳等有害雜質(zhì)含量較高。對(duì)金精礦進(jìn)行物相分析，其XRD衍射分析如圖1所示。由圖1可知，金精礦中主要成分為石英、黃鐵礦、方解石、輝銻礦、光線石、毒砂和云母等，銻以輝銻礦形式存在。

表1 金精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 金精礦X熒光半定量分析結(jié)果

圖1 金精礦XRD衍射圖譜

金精礦在高倍顯微鏡下的分析如圖2所示，結(jié)果顯示，金精礦中的自然金顆粒為脈石包裹金，顆粒較小，尺寸在1.2 μm左右。

圖2 金精礦高倍顯微鏡分析

1.2 試驗(yàn)方法

將金精礦與預(yù)先配置的一定濃度Na2S和NaOH溶液按一定固液比混合均勻后，放入反應(yīng)釜中，在一定溫度和攪拌速度條件下，進(jìn)行堿浸試驗(yàn)以消除礦中銻對(duì)后續(xù)提金的影響。而后對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行過濾，將濾餅烘干后，在一定條件下對(duì)其進(jìn)行氧化焙燒試驗(yàn)，再對(duì)焙燒產(chǎn)物進(jìn)行全泥氰化浸出，檢測金浸出率。

2 結(jié)果與討論

2.1 堿浸預(yù)處理過程的研究

由上文對(duì)金精礦的分析可知，其中含有一定量的銻。若僅對(duì)金精礦進(jìn)行氧化焙燒預(yù)處理，雖能顯著降低金精礦中砷的含量，減弱砷對(duì)金浸出率的影響，但并不能消除銻對(duì)金浸出率的影響。因此，為消除銻的影響，首先對(duì)金精礦進(jìn)行堿浸預(yù)處理，采用單因素實(shí)驗(yàn)法，考察堿浸時(shí)間、Na2S濃度對(duì)銻去除率的影響。試驗(yàn)條件為：NaOH溶液濃度20 g/L，Na2S濃度20～80 g/L，液固比2:1，堿浸時(shí)間10～120 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 堿浸時(shí)間和Na2S濃度對(duì)銻去除率的影響

由圖3可知，隨著堿浸時(shí)間的增加，精礦中銻的含量迅速下降。當(dāng)浸出時(shí)間超過30 min時(shí)，銻的去除率達(dá)到95%，堿浸過程對(duì)精礦中銻的去除效果較好。繼續(xù)延長浸出時(shí)間對(duì)精礦中銻的品位影響不大，浸出時(shí)間60 min時(shí)，銻去除率為97.5%。隨著Na2S濃度的增加，銻去除率也呈迅速增大趨勢，當(dāng)濃度增加到60 g/L時(shí)，銻去除效果不再增加。經(jīng)過堿浸預(yù)處理，可將金精礦中銻品位降低到0.14%左右。

2.2 氧化焙燒預(yù)處理過程的研究

在氧化焙燒過程中，焙燒溫度的選擇與金精礦中硫、砷的含量有關(guān)，為達(dá)到較好的預(yù)處理效果，需要根據(jù)所用金精礦的含硫、砷量，具體選擇焙燒溫度。溫度過低，則氧化反應(yīng)速率慢，達(dá)不到使金精礦中黃鐵礦和毒砂氧化的目的；溫度過高，一方面提高了能耗成本，另一方面易使精礦產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象，形成對(duì)微細(xì)粒金的二次包裹，降低精礦孔隙度，從而導(dǎo)致金的氰化浸出率降低。因此，對(duì)堿浸除銻后金精礦進(jìn)行了氧化焙燒試驗(yàn)，并對(duì)焙燒產(chǎn)物在液固比3:1、pH 11～12、NaCN濃度2‰條件下直接浸出48 h，主要考察焙燒溫度對(duì)金浸出率的影響，結(jié)果如圖4所示。圖4（a）中，實(shí)線表示焙燒溫度，虛線表示浸出渣中金品位；圖4（b）中，實(shí)線表示焙燒溫度，虛線表示金浸出率。由圖4可知，隨著焙燒溫度的升高，焙砂中金的品位迅速增加，而浸出渣中金的殘余量相應(yīng)地迅速降低；當(dāng)焙燒溫度750℃時(shí)，焙砂經(jīng)浸出后金的品位能降到低于6 g/t。隨著焙燒溫度的升高，焙砂產(chǎn)率迅速下降，可以看出，當(dāng)焙燒溫度為750℃時(shí)，焙砂產(chǎn)率僅為86.96%，說明金精礦經(jīng)過焙燒，其中的硫、砷能夠充分發(fā)生氧化反應(yīng)，有利于后續(xù)的全泥氰化提金。金的浸出率最高能達(dá)87.76%，具有較高的浸出效率，說明此焙燒預(yù)處理過程能顯著強(qiáng)化此種難浸金礦包金脈石的氧化反應(yīng)，促使更多的微細(xì)粒金裸露出來。

圖4 焙燒溫度對(duì)金浸出率的影響

2.3 全泥氰化提金過程的研究

金精礦經(jīng)過堿浸-焙燒預(yù)處理后的金品位為49.00 g/t。前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，金精礦焙砂磨礦與否對(duì)金的浸出率并沒有影響。因此，全泥氰化試驗(yàn)以金精礦預(yù)處理焙砂為研究對(duì)象，在液固比3:1、溶液pH=11～12范圍內(nèi)，采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察浸出溫度、時(shí)間、NaCN濃度和助浸劑種類等因素對(duì)焙砂氰化提金效率的影響。

2.3.1 浸出溫度的影響

試驗(yàn)條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～12，NaCN濃度為3‰，并以雙氧水為助劑浸出時(shí)間48 h，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 浸出溫度對(duì)金浸出率的影響

由表3可知，提高浸出溫度，金的浸出率雖然有所增大，但增幅較小。原因是在焙砂浸出過程中，由于金的賦存狀態(tài)是被包裹的微細(xì)粒自然金，它的浸出率主要受預(yù)處理過程中金粒的裸露效果影響，溫度對(duì)金的浸出率影響并不明顯。同時(shí)，提高礦漿溫度，會(huì)顯著增加浸出成本，因此焙砂浸出選擇在常溫條件下進(jìn)行。

2.3.2 浸出時(shí)間的影響

試驗(yàn)條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～12，NaCN濃度為3‰，并以雙氧水為助劑在常溫下浸出，浸出時(shí)間在24～60 h范圍內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。其中，實(shí)線表示浸出時(shí)間，虛線表示金浸出率。

由圖5可知，隨浸出時(shí)間的延長，金的浸出率顯著增加，在浸出48 h后浸出率不再繼續(xù)增大，最高可達(dá)93.51%。相應(yīng)地，浸出渣中金的品位也由3.79 g/t降低到3.22 g/t，浸出效果較好。浸出渣中金的殘余多數(shù)為焙燒預(yù)處理過程中，包裹硫化物、脈石未充分氧化所致。

圖5 浸出時(shí)間對(duì)金浸出率的影響

2.3.3 NaCN濃度的影響

試驗(yàn)條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～2，并以雙氧水為助劑在常溫下浸出48 h，NaCN濃度在2‰～3‰范圍內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 NaCN濃度對(duì)金浸出率的影響

由表4可知，隨著NaCN濃度從2‰增加到3‰，金的浸出率顯著增大。氰化物為劇毒物質(zhì)，采用氰化技術(shù)時(shí)，浸出后水相和渣相中均會(huì)存在一定量的氰化物。隨著環(huán)保壓力的增加，氰化物廢水及廢渣均要采用一定的手段對(duì)其無害化處理。因此，繼續(xù)增大NaCN濃度雖然能進(jìn)一步提高金的浸出率，但也必然會(huì)增加廢水、廢渣的處理成本。NaCN濃度采用3‰。

2.3.4 助浸劑種類的影響

試驗(yàn)條件為：礦漿液固比3:1，溶液pH為11～12，在常溫下浸出48 h，NaCN濃度為2‰，助浸劑分別選用硝酸鉛、過氧化鈣、雙氧水、雙氧水/過氧化鈣等。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。結(jié)果顯示，所選助浸劑對(duì)金的浸出率并沒有明顯影響。這說明所選助浸劑既不能強(qiáng)化金的氰化反應(yīng)，也不能強(qiáng)化微細(xì)粒金包裹脈石的溶解反應(yīng)。因此，需要進(jìn)一步研究探索合適的助浸劑類型，使之能與脈石發(fā)生相互作用，促使預(yù)焙燒處理過程中未裸露金的浸出，提高金的提取效率。

圖6 添加助浸劑種類對(duì)浸出效果的影響

綜上所述，當(dāng)?shù)V漿液固比為3:1，溶液pH為11～12，在常溫下浸出48 h，NaCN濃度在3‰時(shí)，預(yù)處理金精礦的金浸出率最高為93.51%，浸出渣中金的品位為3.22 g/t，浸出效果較好。

3 結(jié)論

新疆某難處理金精礦含金41.93 g/t，含銻4.70%，具有高銻、金被微細(xì)粒包裹的特點(diǎn)，采用預(yù)處理全泥氰化工藝可以實(shí)現(xiàn)金的高效提取。最佳堿浸除銻預(yù)處理工藝條件為：NaOH溶液濃度20 g/L，Na2S濃度60 g/L，液固比2:1，堿浸時(shí)間60 min。銻去除率為97.5%，銻品位從金精礦的4.70%降低到除銻金精礦0.14%。對(duì)除銻金精礦進(jìn)行氧化焙燒預(yù)處理后，其全泥氰化處理的最佳條件為：液固比3:1，溶液pH為11～12，NaCN濃度在3‰，常溫下浸出48 h，氰化浸出渣中的金品位僅為3.22 g/t，預(yù)處理金精礦的金浸出率為93.51%。